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Vorrichtung zur kontinuierlichen thermischen oder thermisch-katalytischen Umformung gasförmiger und/oder flüssiger Kohlenwasserstoffe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen thermischen oder thermisch-katalytischen
Umformung gasförmiger und/oder flüssiger Kohlenwasserstoffe in stadtgasähnliche Gase, bestehend aus einem aussen beheizten Reaktionsraum aus hochhitzebeständigem Material mit Zuleitung für das Einsatz- und Ableitung für das Endprodukt. Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird vor allem darin gesehen, mit einfachen baulichen Mitteln die Umformungsvorrichtung wärmewirtschaftlicher aus- zubilden.
Bei den bekannten Umformungsvorrichtungen verlässt das erzeugte Gasgemisch den Reaktionsraum di- rekt. Das hat zur Folge, dass im erzeugten Gasgemisch enthaltene fühlbare Wärme aus dem Reaktions- raum abgeführt wird. Dadurch geht dem Reaktionsprozess Wärme verloren, was einen entsprechenden Mehraufwand an Heizmittel oder eine Minderung der Heizflächenleistung des Reaktors bedeutet.
Ausserdem ist eine periodisch arbeitende Vorrichtung zur Umwandlung gasförmiger oder flüssiger Koh- lenwasserstoffe bekannt, die aus zwei mit Abstand ineinander angeordneten rohrförmigen Gebilden be- steht, in welchen Katalysatoren und Wärmeaustauscher angeordnet sind. Während der Gasungsperiode durchströmen die umzuformenden Gase zunächst den inneren rohrförmigen Reaktionsraum, von dem sie in den ringförmigen Reaktionsraum strömen, um aus diesem dann unmittelbar auszutreten. Dadurch wird auch bei dieser bekannten Vorrichtung fühlbare Wärme unmittelbar aus dem ringförmigen Reaktionsraum abgeführt, die für den Reaktionsprozess verloren geht.
Ähnlich verhält es sich bei einer bekannten thermisch-katalytischen Umformungsanlage zur kontinu- ierlichen Erzeugung von Gasen, wie z. B. Stadtgas, aus Kohlenwasserstoffen. Dort sind drei Rohre zen- trisch ineinander angeordnet, die zwei als Umformungsraum dienende Ringräume bilden, wogegen der In- nenraum des inneren Rohres von den Heizgasen beaufschlagt wird. Die Ringräume sind unten miteinander verbunden und mit Katalysatormasse gefüllt, wobei die umzuformenden Gase dem äusseren Ringraum zu- und die erzeugten Gase aus dem inneren Ringraum direkt abgeführt werden.
Wohl wird hiebei die von den erzeugten Gasen aus dem Reaktionsraum ausgetragene fühlbare Wärme in einem nachgeschalteten Wär- meaustauscher zur Erwärmung der eintretenden, umzuformenden Gase benutzt, doch ist diese Wärme für den Reaktionsprozess verloren und muss durch eine intensive Beheizung des Reaktionsraumes ersetzt werden, was einer gleichmässigen Durchheizung des Reaktionsraumes abträglich ist.
Die gestellte Aufgabe wird gemäss der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, dass im Reaktions- raum wenigstens ein Rohr od. dgl. angeordnet ist, durch das das erzeugte Endprodukt derart im Gegenstrom zum Einsatzprodukt abgeführt wird, dass ein Wärmeaustausch zwischen beiden Produkten stattfindet. Auf diese Weise kann die im erzeugten Gasgemisch enthaltene Wärme im inneren Teil des Reaktionsraumes, der von den Heizgasen nicht unmittelbar beaufschlagt ist, dem Ausgangsgemisch zugeführt werden, u. zw. entsprechend dem Wärmegefälle, das zwischen dem erzeugten Gasgemisch und dem eingeführten Aus- gangsgemisch vorhanden ist.
Dadurch wird der Reaktionsraum allseits weitgehend gleichmässig beheizt und somit die Wirkung der Umformungsvorrichtung in wärmewirtschaftlicher Hinsicht erheblich verbessert, d. h. der Heizmittelbedarf des Ofens wird pro mu erzeugten Gasgemisches verringert.
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Gemäss der Erfindung kann die Umformungsvorrichtung einen äusseren Mantel und mindestens ein inneres Abführungsrohr für das erzeugte Gasgemisch aufweisen, wobei der Abstand zwischen dem Mantel und dem inneren Rohr als Reaktionsraum dient und hiezu mit katalytischem Material ausgefüllt sein kann.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung ist nach einem Vorschlag der Erfindung in zwei zentrisch ineinander angeordneten Rohren zu sehen, deren ringförmiger Zwischenraum als vorzugsweise mit Katalysatoren gefüllter Reaktionsraum dient. Diese Konstruktion ist einfach und mit geringem baulichen Aufwand durchführbar.
Zweckmässig ist das Abführungsrohr für das erzeugte Gasgemisch mit Rippen, Wellen od. dgl. ver- sehen, um so den Effekt der Wärmeübertragung zu erhöhen.
Was die Zuführung des Reaktionsgemisches zum Reaktionsraum und die Abführung des erzeugten Gasgemisches anlangt, so können zu diesem Zweck das Mantelrohr des Reaktionsraumes und das innere Abfilhrungsrohr für das erzeugte Gasgemisch über den Ofen hinaus verlängert sein, wobei durch den ringförmigen Zwischenraum die Reaktionsgase zugeführt werden und durch das innere Rohr das erzeugte Gasgemisch abgefUhrtwird, das erzeugte Gasgemischsomitdas in den Ofehströmende Reaktionsgemisch vorwärmt.
Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung und aus der Zeichnung ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Schnitt veranschaulicht.
In der Zeichnung bedeutet 1 einen Ofen, dessen Brennraum 2 mit Hilfe eines unmittelbar unterhalb der Ofendecke angeordneten Brenners 3 heizbar ist, während die Rauchgase durch einen unmittelbar über der Ofensohle sich befindlichen Anschlussstutzen 4 abgeführt werden.
In den Ofenraum 2 ragt, die Ofendecke durchbrechen, ein Rohrgebilde 5-9 hinein, das bis nahezu an die Ofensohle reicht und ein äusseres Mantelrohr 5 sowie ein diesem zentrisch zugeordnetes inneres Rohr 6 von wesentlich kleinerem Querschnitt aufweist. Hiebei ist das untere Ende des Mantelrohres 5 von einem Boden 7 verschlossen, vor dem das innere Rohr 6 mit einem derartigen Abstand endet, dass ein Durchgang 8 zu dem von den beiden Rohren 5 und 6 gebildeten Ringraum 9 entsteht. Der Raum 9 hat im Bereich seines im Ofen sich befindenden Teiles eine katalytische Füllung 10.
Die Funktion der Vorrichtung ist folgende : Die umzuformenden Kohlenwasserstoffe, die zweckmässig mit Wasserdampf und Luft gemischt sind, werden durch den Zwischenraum 9 des Rohrgebildes 5-9 hindurch dem Reaktionsraum 10 zugeführt, wobei sie eine Temperatur von etwa 500 bis 5500C haben. Nach dem Reaktionsprozess strömt das erzeugte Gasgemisch am unteren Ende des Reaktionsraumes 10 über den Durchgang 8 in das innere Rohr 6, durch das es im Gegenstrom zu den zum Reaktionsraum fliessenden Kohlenwasserstoffen abgeführt wird. Dabei gibt das erzeugte Gasgemisch entsprechend dem Wärmegefälle einen Teil seiner fühlbaren Wärme zunächst an den Reaktionsraum ab und erwärmt zusätzlich noch das diesem zuströmende Reaktionsgemisch vor.
Die Erfindung ist auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel nicht beschränkt, sondern umfasst natürlich noch weitere Ausführungsmöglichkeiten. So braucht das Rohrgebilde 5-9 nicht unbedingt von runder Querschnittsform zu sein, vielmehr kann auch eine andere zweckentsprechende Form Anwendung finden. Des weiteren können. an Stelle eines einzigen inneren Abführungsrohres auch mehrere solcher Rohre vorgesehen sein, die beispielsweise in Reihe, in Ringform oder auch vereinzelt eingebaut sind, wobei eine zentrische Anordnung der Rohre im Umfangsmantel des Reaktionsraumes nicht unbedingt erforderlich ist.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zur kontinuierlichen thermischen oder thermisch-katalytischen Umformung gasförmiger und/oder flüssiger Kohlenwasserstoffe in stadtgasähnliche Gase, bestehend aus einem aussen beheizten Reaktionsraum aus hochhitzebeständigem Material mit Zuleitung für das Einsatz- und Ableitung für das Endprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktionsraum (10) wenigstens ein Rohr (6) od. dgl. angeordnet ist, durch das das erzeugte Endprodukt derart im Gegenstrom zum Einsatzprodukt abgeführt wird,
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